CN220962806U - 医学影像系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种医学影像系统。该医学影像系统包括：医学影像单元；边缘计算单元，其与所述医学影像单元相连并为所述医学影像单元提供算力和接口。本实用新型的医学影像系统可在不增加系统复杂性的情况下实现计算资源的弹性扩展和延伸。

Description

医学影像系统

本专利申请中关于人的名词和代词不限于具体性别。

技术领域

本实用新型涉及医学影像。

背景技术

CT对计算能力的需求正在快速增长，这不仅体现在传统的扫描仪操作和数据/图像处理任务上，还体现在未来通过多个2D/3D摄像头和附加传感器实现新的扫描自动化以及与患者安全相关的应用所需的越来越多的功能和特性上，这些功能和特性越来越依赖于人工智能方法或先进的计算机视觉算法，对GPU的计算能力提出了越来越高的要求。

另一方面，由于不同客户群的承受能力或对系统成本和价格的敏感度不同，从入门级CT到高级CT扫描仪的价格角度来看，上述功能或特性总是与不同的扫描仪型号或产品组合有不同的组合或配置。

越来越有必要降低主机/控制台计算机或图像重建设备的计算能力压力，以处理越来越复杂的任务，包括但不限于计算机视觉(摄像头应用)、深度学习、实时数据/图像处理、存储扩展，甚至包括根据不同的网络环境和政策跨扫描仪/设施通信的能力。

当由于网络安全或数据隐私的原因，数据利用只能在现场进行时，可在必要的场景中实现分布式学习或培训，这也是当前大数据和CT设备连接方案的未来趋势。

因此，有必要采用灵活和可扩展的解决方案来提高系统的数据/图像/视频处理能力。

现有的做法是，在摄像头旁增加专用处理计算机。这个方案不灵活、不紧凑，将被淘汰，取而代之的是更紧凑的解决方案。

还有的做法是，使用具有计算能力/处理芯片的摄像头。这个方案不灵活，不能在扫描仪配置之间扩展。

当然也可以升级相关个人电脑/工作站的计算能力。这个方案也不灵活，无论是否需要，都会增加整个平台的基本成本，而且进一步更新/升级也很复杂(例如，不断升级电脑规格和引入新组件)。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种医学影像系统。

根据本实用新型的实施例，提供一种医学影像系统，包括：医学影像单元；边缘计算单元，其与所述医学影像单元相连并为所述医学影像单元提供算力和接口。

在一实施例中，所述的医学影像系统包括传感器，所述传感器和边缘计算单元相连。

在一实施例中，所述传感器包括摄像头和3D模组中的一个或复数个。

在一实施例中，所述的医学影像系统包括交换机单元，所述边缘计算单元通过所述交换机单元与所述医学影像单元相连。

在一实施例中，所述的医学影像系统包括附加边缘计算单元，所述附加边缘计算单元与所述交换机单元相连。

在一实施例中，所述边缘计算单元包括分离或集成的载板和交换板。

在一实施例中，所述边缘计算单元设置于所述医学影像单元的机架中。

本实用新型的医学影像系统可在不增加系统复杂性的情况下实现计算资源的弹性扩展和延伸。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本实用新型的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本实用新型的上述及其它特征和优点，附图中：

图1为根据本实用新型的实施例的医学影像系统的示意性结构图。

图2为根据本实用新型的实施例的边缘计算单元的示意性结构图。

在上述附图中，所采用的附图标记如下：

100医学影像系统112摄像头

102医学影像单元114 3D模组

104 路由器 118 交换机单元

106 平板电脑 120 附加边缘计算单元

108 边缘计算单元 122 载板

110 传感器 124 交换板

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本实用新型进一步详细说明。

本实用新型旨在通过灵活、可扩展的架构，将计算单元设计为边缘处理单元，利用以下功能解决上述问题。基本单元可兼容同一框架内的不同计算芯片/处理器，还可通过级联结构提高整体处理能力，以引入更多单元处理更多复杂的计算任务。该系统在未来的摄像头应用任务中将具有更大的潜力：

-图像或数据采集、校准、处理和编码，以便直接显示/可视化(例如，病人监测、摄像头图像融合、摄像机校准)

-基于二维/三维摄像头(包括深度信息)的实时检测任务，用于物体跟踪、几何或生物特征信息预测、面部识别、运动检测、关键状态检测，这些任务基于部署在扫描仪上的人工智能或深度学习算法，具有系统交互和控制能力。

它甚至可以用于基于传统或深度学习技术的DICOM图像处理任务，并可与系统控制/主机和重建PC进行部署和通信：

-实时应用图像处理或扫描工作流程中必要的及时程序(如金属检测、图像质量检查)

-进一步的图像处理任务

-本地数据训练，用于人工智能算法的改进/增强、分布式学习或与扫描仪网络连接的联邦学习

整体解决方案具有可扩展性和模块化设计，与系统兼容：

-考虑到性能和成本，针对不同的处理器利用率进行灵活设计

-可根据客户的特殊需求或配置进行扩展

-级联单元使计算集群能够处理更密集的任务

图1为根据本实用新型的实施例的医学影像系统100的示意性结构图。如图1所示，医学影像系统100包括医学影像单元102和边缘计算单元108。本实用新型以CT机为例，说明边缘计算单元108在医学影像系统100中的应用。边缘计算单元108与医学影像单元102相连并为医学影像单元102提供算力和接口。该设计和计算单元以及集成架构将实现具有完全集成拓扑结构和系统接口的系统兼容设计。

边缘计算单元108可以通过以太网连接到医学影像单元102或者设置于医学影像单元102的机架中(机架中的风扇可帮助边缘集群/单元散热)。同时，边缘计算单元108还可支持不同的摄像头和/或传感设备的全功能接口(如HDMI、串行、USB)。设备设计中还将预留外部通信接口，可通过现有网络设施进行通信，以实现跨扫描仪或云服务(在允许的网络安全和数据隐私条件下)。在本实施例中，医学影像系统100还包括传感器110，传感器110和边缘计算单元108相连，处理后的信号可以通过以太网发送到CT系统。CT主机可通过中间件调用远程应用程序接口来请求结果。传感器110可以包括摄像头112和3D模组114中的一个或复数个。

为了便于扩展，医学影像系统100可以包括交换机单元118，边缘计算单元108通过交换机单元118与医学影像单元102相连。这样，医学影像系统100还可以包括附加边缘计算单元120，附加边缘计算单元120与交换机单元118相连。

将多个计算单元连接到交换单元并将主计算单元暴露给CT主机，就无需知道边缘集群中有多少个计算单元。主计算单元充当接口，所有运行时细节和计算资源管理均在边缘集群内处理。对于CT系统来说，边缘集群等同于边缘单元。在某种程度上，边缘集群与CT系统是脱钩的。这消除了CT主机在管理边缘集群方面的负担，并使在不通知CT系统的情况下随时向边缘集群添加计算单元成为可能。

如果没有边缘单元/集群，一些需要在整个扫描工作流程中运行的计算密集型算法，如情绪检测和运动检测算法，就会受到主机计算能力的限制，要想真正实现产品化，开发人员要么将算法优化到极致，精心设计工作流程，确保算法不会影响常规扫描工作流程；要么等待主机硬件升级，有时一等就是好几年，结果导致应用已经过时。即使通过上述两种方法可以暂时解决计算资源问题，但越来越多的需求和应用最终会导致主机出现资源分配问题。与摄像头相关的应用程序的优先级低于与扫描相关的应用程序，因此，与摄像头相关的应用程序将首先被牺牲，而且可能因为受限的计算资源而达不到预期效果(如实时性等)。边缘单元/集群为与扫描无关的应用提供了可扩展和物理隔离的计算能力，是解决这一矛盾的好办法。它节省了开发成本和时间，使先进应用的快速产品化成为可能。

边缘计算单元108可以包括分离或集成的载板122和交换板124。载板122上具有计算核，并提供电源、I/O端口、存储和其他外设选项，以便计算核运行。载板122的可扩展设计与不同的核兼容，即插即用，可提供更强大的计算能力。载板122的可扩展接口还设计允许使用无线模块单独更新边缘装置上的应用程序，而无需通过CT主机。载板122还可以具有RJ45连接器。

本实用新型的医学影像系统具有分布式学习或联邦学习的能力。由于边缘集群提供了可扩展的计算资源，因此可以利用客户网站的数据，不断优化算法或提供个性化算法，而不必担心患者隐私和数据收集的问题。此外，通过存储和无线通信扩展，一些非实时任务可由可相互通信的边缘单元/集群的闲置计算资源处理。

本实用新型的医学影像系统可在不增加系统复杂性的情况下实现计算资源的弹性扩展和延伸。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种医学影像系统(100)，其特征是，包括：

医学影像单元(102)；

边缘计算单元(108)，其与所述医学影像单元(102)相连并为所述医学影像单元(102)提供算力和接口。

2.如权利要求1所述的医学影像系统(100)，其特征是，包括传感器(110)，所述传感器(110)和边缘计算单元(108)相连。

3.如权利要求2所述的医学影像系统(100)，其特征是，所述传感器(110)包括摄像头(112)和3D模组(114)中的一个或复数个。

4.如权利要求1所述的医学影像系统(100)，其特征是，包括交换机单元(118)，所述边缘计算单元(108)通过所述交换机单元(118)与所述医学影像单元(102)相连。

5.如权利要求4所述的医学影像系统(100)，其特征是，包括附加边缘计算单元(120)，所述附加边缘计算单元(120)与所述交换机单元(118)相连。

6.如权利要求1所述的医学影像系统(100)，其特征是，所述边缘计算单元(108)包括分离或集成的载板(122)和交换板(124)。

7.如权利要求1所述的医学影像系统(100)，其特征是，所述边缘计算单元(108)设置于所述医学影像单元(102)的机架中。